2025年大學(xué)核工程與核技術(shù)（核物理基礎(chǔ)）試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題共30分）本大題共10小題，每小題3分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.關(guān)于原子核的結(jié)合能，下列說法正確的是（）A.原子核的結(jié)合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B.一重原子核衰變成α粒子和另一原子核，衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來重核的結(jié)合能C.銫原子核（$_{55}^{133}Cs$）的結(jié)合能小于鉛原子核（$_{82}^{208}Pb$）的結(jié)合能D.比結(jié)合能越大，原子核越不穩(wěn)定2.下列說法正確的是（）A.氫原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷只能輻射特定頻率的光子B.原子核發(fā)生β衰變時(shí)，新核的化學(xué)性質(zhì)不變C.放射性元素的半衰期與外界的溫度無關(guān)D.比結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合得越不牢固，原子核越不穩(wěn)定3.一靜止的鈾核放出一個(gè)α粒子衰變成釷核，衰變方程為$_{92}^{238}U→_{90}^{234}Th+_{2}^{4}He$。下列說法正確的是（）A.衰變后釷核的動(dòng)能等于α粒子的動(dòng)能B.衰變后釷核的動(dòng)量大小等于α粒子的動(dòng)量大小C.鈾核的半衰期等于其放出一個(gè)α粒子所經(jīng)歷的時(shí)間D.衰變后α粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量4.關(guān)于核反應(yīng)方程$_{92}^{235}U+_{0}^{1}n→_{56}^{144}Ba+_{36}^{89}Kr+3_{0}^{1}n$，下列說法正確的是（）A.該反應(yīng)是核聚變反應(yīng)B.該反應(yīng)釋放能量C.反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)不守恒D.反應(yīng)后的產(chǎn)物具有放射性5.下列關(guān)于核力的說法正確的是（）A.核力是短程力，作用范圍在$1.5×10^{-15}m$之內(nèi)B.核力具有飽和性和短程性C.核力只存在于質(zhì)子和質(zhì)子之間D.核力只存在于質(zhì)子和中子之間6.關(guān)于α、β、γ三種射線，下列說法正確的是（）A.α射線是高速氦核流，穿透能力最強(qiáng)B.β射線是高速電子流，電離作用最強(qiáng)C.γ射線是波長(zhǎng)很短的電磁波，穿透能力最強(qiáng)D.γ射線的電離作用最強(qiáng)7.原子核$_{Z}^{A}X$與氘核$_{1}^{2}H$反應(yīng)生成一個(gè)α粒子和一個(gè)質(zhì)子。由此可知（）A.$A=2$，$Z=1$B.$A=2$，$Z=2$C.$A=3$，$Z=3$D.$A=3$，$Z=2$8.一個(gè)氘核（$_{1}^{2}H$）與一個(gè)氚核（$_{1}^{3}H$）發(fā)生聚變，產(chǎn)生一個(gè)中子和一個(gè)新核，并出現(xiàn)質(zhì)量虧損。聚變過程中（）A.吸收能量，生成的新核是$_{2}^{4}He$B.吸收能量，生成的新核是$_{2}^{3}He$C.放出能量，生成的新核是$_{2}^{4}He$D.放出能量，生成的新核是$_{2}^{3}He$9.下列關(guān)于原子核衰變的說法正確的是（）A.原子核衰變時(shí)，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒B.原子核衰變時(shí)，一定釋放出能量C.原子核衰變時(shí)，放出的射線都是電磁波D.原子核衰變時(shí)，新核的半衰期比原來的半衰期短10.關(guān)于放射性元素的半衰期，下列說法正確的是（）A.半衰期是原子核質(zhì)量減少一半所需的時(shí)間B.半衰期是原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間C.半衰期與外界壓強(qiáng)和溫度有關(guān)D.半衰期可以通過人工干預(yù)而改變第II卷（非選擇題共70分）11.（10分）完成下列核反應(yīng)方程，并指出其中哪個(gè)是發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程，哪個(gè)是發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程。（1）$_{7}^{14}N+_{2}^{4}He→_{8}^{17}O+$______（2）$_{4}^{9}Be+_{2}^{4}He→_{6}^{12}C+$______12.（15分）已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為$E_1$，激發(fā)態(tài)能量$E_n=\frac{E_1}{n^2}$，其中$n=2,\3,\4,\cdots$。（1）若氫原子從$n=3$的能級(jí)躍遷到$n=2$的能級(jí)，輻射出的光子頻率是多少？（用$E_1$表示）（2）若要使處于基態(tài)的氫原子電離，至少要用多大頻率的光子照射氫原子？（用$E_1$表示）13.（15分）靜止的鐳核$_{88}^{226}Ra$發(fā)生α衰變，釋放出的α粒子的動(dòng)能為$E_0$。假設(shè)衰變時(shí)能量全部以動(dòng)能形式釋放。（1）寫出衰變方程。（2）求衰變后新核的動(dòng)能。（3）求鐳核衰變時(shí)放出的能量。14.（15分）閱讀材料：放射性元素的衰變是一個(gè)隨機(jī)過程，大量的放射性原子核的衰變遵循一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。例如，對(duì)于某種放射性元素，在一定時(shí)間內(nèi)，它的原子核衰變的數(shù)量與它的原子核總數(shù)成正比?，F(xiàn)有一定質(zhì)量的放射性元素$A$，其半衰期為$T$。經(jīng)過時(shí)間$t$后，剩余的放射性元素$A$的質(zhì)量為原來的一半。（1）若經(jīng)過時(shí)間$2T$，剩余的放射性元素$A$的質(zhì)量是原來的幾分之幾？（2）若要使剩余的放射性元素$A$的質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼?\frac{1}{8}$，需要經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間？15.（15分）閱讀材料：核聚變是兩個(gè)輕原子核結(jié)合成一個(gè)較重原子核的過程。核聚變反應(yīng)釋放出巨大的能量，例如太陽內(nèi)部就不斷進(jìn)行著核聚變反應(yīng)，為地球提供光和熱。一個(gè)氘核（$_{1}^{2}H$）和一個(gè)氚核（$_{1}^{3}H$）聚變成一個(gè)氦核（$_{2}^{4}He$）的反應(yīng)方程為$_{1}^{2}H+_{1}^{3}H→_{2}^{4}He+_{0}^{1}n$。已知氘核的質(zhì)量為$m_1$，氚核的質(zhì)量為$m_2$，氦核的質(zhì)量為$m_3$，中子的質(zhì)量為$m_4$。（1）求該核聚變反應(yīng)釋放的能量。（用真空中的光速$c$表示）（2）若有$N$個(gè)氘核和$N$個(gè)氚核發(fā)生上述核聚變反應(yīng)，釋放的總能量是多少？答案：1.ABC2.AC3.B4.BD5.AB6.C7.D8.C9.A10.B11.（1）$_{1}^{1}H$，此為發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程；（2）$_{0}^{1}n$，此為發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程。12.（1）$\frac{5E_1}{36h}$；（2）$-\frac{E_1}{h}$。13.（1）$_{88}^{226}Ra→_{86}^{222}Rn+_{2}^{4}He$；（2）$\fr